预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法
阅读说明：本技术 预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法 (Construction method for horizontal directional drilling of prefabricated heat-insulation pipeline through water source protection area ) 是由 王岭 黄杰 张征 王超 陈瑞玺 于 2021-02-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法,包括以下施工步骤：a.定向钻钻机安装；b.定向钻钻机钻孔；c.预制保温管连接钻头回拖；d.泥浆置换；所述预制保温管的下方连接有镀锌钢管,镀锌钢管上设置有小孔,泥浆置换时通过向镀锌钢管内泵送稠泥浆将定向钻扩孔时的稀泥浆挤出。本发明在定向钻拉管施工时,在保温管侧下方附着50mm直径镀锌带孔钢管。在拉管过程中向镀锌钢管中注入加了添加剂的粘稠泥浆,使定向钻扩孔时的稀泥浆被挤出,在保温管与河床中间形成隔离带,拉管完成后,在定向钻入钻口与出钻口制作防渗墙,确保保温管与水源保护区完全隔离,达到保护水源保护区的目的。(The invention discloses a construction method for a prefabricated heat-insulating pipeline to horizontally and directionally drill through a water source protection area, which comprises the following construction steps: a. installing a directional drilling machine; b. drilling by a directional drilling machine; c. the prefabricated heat preservation pipe is connected with a drill bit for back dragging; d. slurry replacement; and a galvanized steel pipe is connected below the prefabricated heat-insulating pipe, small holes are formed in the galvanized steel pipe, and thick slurry is pumped into the galvanized steel pipe during slurry replacement to extrude out the thin slurry during directional drilling and reaming. When the directional drilling and pipe drawing construction is carried out, a galvanized perforated steel pipe with the diameter of 50mm is attached to the lower side of the heat preservation pipe. And after the pipe is pulled, the seepage-proofing walls are manufactured at the drilling inlet and the drilling outlet of the directional drill, so that the insulation pipe is completely isolated from the water source protection area, and the purpose of protecting the water source protection area is achieved.)
技术领域
本发明涉及非开挖施工技术领域，特别是指预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法。
背景技术
现有水平定向钻穿越施工技术大多应用于非保温钢管穿越道路、河流等障碍物施工，不能解决穿越水源保护区后空隙填充不密实而造成河床沉降、渗漏等技术问题。特别是穿越地点位于路与河交汇处，地貌属于沙、河冲积平原区，四周较开阔，地形稍有起伏，地势两头高中间低，上部土层为第四系全新统人工堆积素填土、杂填土，下部土层为第四系全新统冲积层粉质黏土，属于水平定向钻适用地层，可钻性好。但是，由于粉质黏土含水量大，易发生缩颈现象，粉砂层受扰动后易塌孔，因此属于成孔性差地层，水平定向钻穿越施工时无法解决稀泥浆凝固时产生孔隙的问题。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法，解决了水平定向钻穿越水源保护区后空隙填充不密实而造成河床沉降、渗漏的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法，包括以下施工步骤：a.定向钻钻机安装；b.定向钻钻机钻孔；c. 预制保温管连接钻头回拖；d.泥浆置换；所述预制保温管的下方连接有镀锌钢管，镀锌钢管上设置有小孔，泥浆置换时通过向镀锌钢管内泵送稠泥浆将定向钻扩孔时的稀泥浆挤出。
进一步地，所述预制保温管包括内钢管和外护管，外护管套在内钢管外侧，内钢管的外壁和外护管的内壁之间填充有聚氨酯保温材料，所述镀锌钢管连接在外护套的外壁上。
进一步地，所述外护管为外径955mm的聚乙烯管，所述内钢管的外径为820mm，所述镀锌钢管的直径为50mm。
进一步地，所述d.泥浆置换包括配制泥浆和置换泥浆，配制泥浆的成分包括水、膨润土、纤维素和增稠剂。
进一步地，所述置换泥浆包括以下循环过程：
①用注砂泵先将废泥浆经钻杆输送到泥浆池，再用注砂泵把泥浆池中的泥浆送到振动筛，进行一级净化处理，除去大颗粒钻屑；
②经除砂器除砂，进行二级净化处理；
③由除泥器除泥，进行三级净化处理，泥浆经三级处理后便可以循环再利用；
进一步地，所述稠泥浆的泵送压力压力应不高于0.5MPa。
进一步地，在保证传统配比的基础上，对添加剂的含量作出调整，按比例加大泥浆材料用量，采用钠基膨润土配制泥浆，从而达到提高泥浆粘度，保证孔壁坚固的目的，同时又不失泥浆的润滑和流动性；施工过程中密切注浆压力，根据泥浆返回成份及时调整泥浆配比，添加合适的添加剂。
进一步地，沿管道布置不少于3个观测点，对管道附近地面的沉降变形进行观测，并做好记录，观测结果提交工程建设管理部门。
进一步地，钻孔与管道间隙采用钠基膨润土填充后，为了保证整个穿越段管道的密实性，防止两侧渗水顺着管道穿越孔渗流，穿越段出、入坑两端与水平敷设管道连接处设置2.5m×2.5m×0.5m钢筋混凝土墙板作为截渗墙，并采用粘土以管道为中心对钻孔进行夯实密封。
进一步地，定向钻钻头的出、入坑采用粘土回填，压实系数为0.96。
本发明在定向钻拉管施工时，在保温管侧下方附着50mm直径镀锌带孔钢管。在拉管过程中向镀锌钢管中注入加了添加剂的粘稠泥浆，使定向钻扩孔时的稀泥浆被挤出，在保温管与河床中间形成隔离带，拉管完成后，在定向钻入钻口与出钻口制作防渗墙，确保保温管与水源保护区完全隔离，达到保护水源保护区的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1穿越工程的俯视图；
图2 为实施例1中预制保温管的示意图；
图3为实施例1穿越段出、入坑的截面图；
图4为实施例1穿越工程的高程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
预制保温管道水平定向钻穿越水源保护区施工方法：
1、穿越工程简介
如图1所示，本工程为热力管道水平定向钻穿越澧河工程，预制保温管1为2×DN800预制聚氨酯直埋保温管。如图2所示，所述预制保温管1包括内钢管和外护管，外护管套在内钢管外侧，内钢管的外壁和外护管的内壁之间填充有聚氨酯保温材料，所述镀锌钢管2连接在外护套的外壁上。内钢管外径为820mm，外护管为聚乙烯管，管道外径为955mm，中间填充聚氨酯保温材料。根据现场实地勘测，入钻点位于澧河南侧公园内，距离护堤堤 脚131.5m，出钻点定于北侧公园外，距护堤堤脚170.3m。管道最大扩孔直径为1.4m，两根管道的中心距4.5m，管道穿越滨河路、澧河、沿河匝道、防渗墙，穿越长度约为2×578m。
穿越管道在澧河左岸堤防处管顶埋深在堤基以下13.3m，右岸堤防处管顶埋深在堤基以下16.5m，左岸滩地管顶埋深15.4m~16.1m，右岸滩地管顶埋深14.3m~21.4m，河底下管顶埋深最小为11.3m。
、地质概况
（1）工程地质
穿越地点位于漯河市源汇区嵩山路与澧河交汇处，地貌单元属于沙、澧河冲积平原区。四周较开阔，地形稍有起伏，地势两头高中间低，交通较便利。如图2所示，上部土层为第四系全新统人工堆积素填土、杂填土，下部土层为第四系全新统冲积层粉质黏土，属于水平定向钻适用地层，可钻性好。由于粉质黏土含水量大，易发生缩颈现象，第④层粉砂层受扰动后易塌孔，因此本场地地层属于成孔性差地层，设计和施工时需根据此特征设计合适稠度的泥浆配比。各土层详细特征如表1所示：
（2）水文特性
澧河河床平均宽度65m左右，滩地平均宽度100m。汛期沙、澧河汇水后安全流量为3000m3/s，对应水位61.5m。勘察期间，穿越位置地下水位在0.00m～8.90m，类型属潜水，受大气降水和地表径流补给，水位年变化幅度在±2.00m。
、周边环境
穿越澧河段，河道两侧为高出河面4.0m-6.0m人工河堤，河面宽约106.0m，现状嵩山路跨澧河桥为单墩斜拉桥，桥面距离河道水面高度约6.0m-8.0m。入土点位于澧河公园内，周边为绿化树木、草地等，出土点位于澧河桥北嵩山路东侧。
、泥浆配制、压力控制与回收
泥浆是主要用于导向孔的固壁，防止孔壁塌落，同时对钻头起到润滑作用，它是决定穿越施工成败的重要因素之一。泥浆的主要成分是钠基膨润土、化学泥浆和水，同时向泥浆中加入相应添加剂，以保证泥浆具有高粘度、高携砂性、固孔和润滑等。
根据穿越地层地质条件，应在泥浆实验室试配并确定不同的泥浆配方，在施工过程中，应根据地质情况和钻进工艺，调整泥浆的配方和泥浆性能。推荐泥浆性能见表2：
管道穿越对泥浆的需求量很大，对施工区域的周边环境会产生小范围的影响。根据HSE管理目标，且考虑到环境保护的要求，穿越工程中的泥浆需循环使用，设置泥浆净化回收装置。泥浆回收利用既能保证泥浆的粘度，减少环境污染，降低泥浆材料消耗，又能保证泥浆供给量。
泥浆处理流程为：
①用注砂泵先将废泥浆经钻杆输送到泥浆池，再用注砂泵把泥浆池中的泥浆送到振动筛，进行一级净化处理，除去大颗粒钻屑；
②经除砂器除砂，进行二级净化处理；
③由除泥器除泥，进行三级净化处理，泥浆经三级处理后便可以循环再利用；
④为了保证不冒浆，泥浆压力应不高于0.5MPa。
、孔隙处理
（1）在保证传统配比的基础上，对添加剂的含量作出调整，按一定比例加大泥浆材料用量，采用钠基膨润土配制泥浆，从而达到提高泥浆粘度，保证孔壁坚固的目的，同时又不失泥浆的润滑和流动性；
（2）施工过程中密切注浆压力，根据泥浆返回成份，及时调整泥浆配比，添加合适的添加剂；
（3）定向钻施工管道回拖完成后，对管道与孔壁环形空间间隙内的泥浆采用粘稠度更高的钠基膨润土填充泥进行置换，可通过向钠基膨润土泥浆中添加纤维素、纯碱及高分子聚合物外加剂进行调整。管道回拖过程中附带牵引一根直径50mm镀锌钢管，并预先布若干小孔，注浆管道随主管牵引到位后往管道内压钠基膨润土填充泥，置换定向钻钻进过程的泥浆；
（4）如图4所示，沿管道布置不少于3个观测点，对管道附近地面的沉降变形进行观测，并做好记录，观测结果提交工程建设管理部门；
（5）钻孔与管道间隙采用钠基膨润土填充后，为了保证整个穿越段管道的密实性，防止两侧渗水顺着管道穿越孔渗流，如图3所示，穿越段出、入坑两端与水平敷设管道连接处设置2.5m×2.5m×0.5m钢筋混凝土墙板作为截渗墙3，并采用粘土以管道为中心对钻孔进行夯实密封；
（6）出、入坑采用粘土回填，压实系数为0.96。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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